摘 要

根据毕业设计的要求，本文进行了对于航行于广东海安港至海口港航线的一艘28车/400客的船滚船的总体设计。按照任务书的要求以及规范对于客滚船的规定，进行了船体的主尺度确定、型线改造、三维建模、静水力计算、螺旋桨设计以及浮态校核和完整稳性等船舶设计过程中的主要工作。

本文所设计的客滚船，航行于琼州海峡，因为航行时间较短，且乘客多为游客，在设计的过程中，总布置的设计尤为重要，是设计最先要考虑的问题，它影响着后文各方面的设计问题。同时因为航道限制，应当注意各个浮态吃水的变化以及主尺度的比例不同于一般的客船的问题。

关键词： 客滚船、型线改造、总体设计、性能校核

Abstract

According to the requirements of the graduation design, this paper carried out the overall design of a 28-car/400-person Ro-Ro passenger ship sailing on the Hai'an port to Haikou port in Guangdong. According to the requirements of the task book and the regulations for the Ro-Ro passenger ship, The main job includes the ship's main scale determination, profile transformation, three-dimensional modeling, hydrostatic calculation, propeller design, floating state check and complete stability in the ship design process.

The Ro-Ro passenger ship designed in this paper sails in the Qiongzhou Strait. Because the voyage time is short. and the passengers are mostly tourists, the design of the general layout is especially important in the design process. It is the first problem to be considered in the design, which affects Design issues in various aspects later. At the same time, due to the restriction of the navigation channel, it should be noted that the change of each floating state draught and the ratio of the main scale are different from those of the general passenger ship.

Key words: Ro-ro Passenger Ship, Profile Reform, Overall Design and Performance Check

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 基本内容 1

第2章 主尺度初步确定 3

2.1 船长和型宽 3

2.1.1 车辆甲板 3

2.1.2 旅客甲板 3

2.2 吃水和型深 5

2.3 方形系数 5

2.4 主尺度比例 6

2.5 重量估算及浮性校核 6

2.5.1 主机选型 7

2.5.2 空船重量 7

2.5.3 载重量估算 8

2.6 快速性校核 9

2.7 初稳性估算 9

2.8 横摇周期 10

第3章 型线设计及静水力计算 11

3.1 横剖面面积曲线改造 11

3.2 浮心纵向位置改造 12

3.3 型线改造 12

3.4 型线分析 14

3.4.1 横剖面面积曲线 14

3.4.2 首尾部横剖面形状 14

3.4.3 首尾轮廓线 15

3.4.4 甲板边线 15

3.5 三维建模 15

3.6 静水力计算 16

3.7 邦戎曲线的绘制 18

第4章 总布置设计 19

4.1 .舱室划分 19

4.1.1 肋骨间距 19

4.1.2 双层底 19

4.1.3 艏尖舱 19

4.1.4 尾尖舱 19

4.1.5 机舱 20

4.1.6 液舱 20

4.1.7 生活舱室 20

4.1.8 工作舱室 21

4.1.9 舱面设备 21

4.2 竖向划分 22

第5章 螺旋桨图谱设计及舵的设计 23

5.1 船体主要参数 23

5.2 推进因子 23

5.3 有效马力计算 24

5.4 初步设计 25

5.5 终结设计 27

5.6 空泡校核 29

5.7 舵的设计 30

5.7.1 舵的类型 30

5.7.2 舵的面积 31

5.7.3 舵的几何形状 31

5.7.4 舵的布置 31

第6章 完整稳性及浮态校核 32

6.1 各载况下重量重心计算 32

6.1.1 满载出港重量和重心计算 32

6.1.2 满载到港重量和重心计算 32

6.1.3 空载出港重量和重心计算 33

6.1.4 空载到港时重量和重心计算 33

6.1.5 满客无货出港时重量和重心计算 34

6.1.6 满客无货到港时重量和重心计算 34

6.2 自由液面修正 35

6.3 六种不同载况下的浮态以及初稳性高 36

6.4 六种浮态下的稳性曲线 38

6.4.1 满载出港时的稳性曲线 38

6.4.2 满载到港时的稳性曲线 39

6.4.3 空载出港时的稳性曲线 39

6.4.4 空载到港时的稳性曲线 40

6.4.5 满客无货出港时的稳性曲线 40

6.4.6 满客无货到港时的稳性曲线 41

6.5 风压倾侧力臂 41

6.5.1 船舶受风面积 41

6.5.2 风压作用的力臂 42

6.5.3 风压倾侧力臂衡准数的计算 42

6.6 全速回航时的静倾角 43

6.7 旅客集中一侧时的横倾角 43

6.8 横摇加速度校核 44

6.9 稳性总结 45

第7章 舱容核算 46

7.1 规则燃油舱 46

7.2 不规则压载舱 46

7.2.1 液面高度为1.3m时 47

7.2.2 液面高度为2.6m时 47

7.2.3 液面高度为3.9m时 47

7.2.4 液面高度为5m时 48

7.3 舱容要素总结表及曲线图 48

7.3.1 规则燃油舱 48

7.3.2 不规则调节水舱 48

第8章 吨位丈量和干舷校核 50

8.1 总吨位计算 50

8.1.1 上甲板以下围蔽处所总容积 50

8.1.2 上甲板以上围蔽处所总容积 51

8.1.3 总吨位与净吨位 51

8.2 干舷校核 51

8.2.1 基本干舷 51

8.2.2 船长小于100m的B型船舶干舷修正值 51

8.2.3 方形系数对于干舷的修正 51

8.2.4 型深对干舷的修正 52

8.2.5 上层建筑和凸形甲板对于干舷的修正 52

8.2.6 舷弧对干舷的修正 52

第9章 总结与展望 53

参考文献 54

致谢 55

绪论

研究背景

近年来沿海城市经济日益繁荣，海上交通运输行业快速发展。同时生活水平的提高使得私家车的数量得到了爆炸式增长。滚装客船的需求不断提高。不断新建、更加完善现代化的港口码头也为滚装船的发展提供了良好条件。全球经济的复苏，旅游业的升温，使得滚装客船在国际市场也成为了一大热点。我国拥有漫长的海岸线，同时拥有很多岛屿，特别是与台湾、海南两岛之间的海峡，现在仍然依靠船舶运输连接。同时，我国对南海的重视程度不断提高，海南是离南海最近的大型城市。它的经济发展也成为了重点战略需求。海南岛与大陆之间的经济往来，仍然很大程度上依赖于客滚船运输市场。客滚船的研究及建造在未来的一段时间内仍然是一热点。

过去因为发展落后，我国很多客滚船在船舶性能、经济性上都相当落后，而且航行时间都已经接近于更新换代的程度。同时，我国对于环境的保护力度逐年提升，对于废气排放的标准也在逐年提高。而这些船舶普遍不符合新的标准都需要进行报废。因此，在未来相当长的一段时间，与客滚船相关的订单不会很少。

我国对于满足现行标准的新型滚装客船需求在不断扩大。但是客滚船的建造方面有很多困难之处，它属于高附加值船舶。所以虽然其中利润比较大，但是能够真正的接下这些利润的船厂并不多。我国有建造滚装客船的成功经验。在相当长的一段时间内，对于滚装客船的研发建造都会是一个热门方向。

基本内容

首先，进行毕业设计调查。通过阅读相关文献论文、利用网络搜索得到相关的港口、航道、以及现在仍在运营中的相关船舶的资料信息，从而完成调查报告。

利用老师给出的要设计的船舶信息，以及相关要求，查阅书籍和回忆学过的相关知识确定设计船主要要素。然后根据航速及主尺度等相关要求进行主机选型和重量核算。

根据已知信息进行型线的改造。在型线改造完成之后进行三维模型的建造和静水力计算。同时绘制型线图、静水力曲线图及邦戎曲线等。

因为客滚船属于布置地位型船舶，在确定了上述信息后就应该先进行总布置设计确保设计的船舶符合相关的要求。然后进行船舶的纵倾调整等工作。并绘制出总布置图。

在主机以及船体的各方面信息初步确定了以后，就应该完成螺旋桨的初步设计及终结设计，并进行空泡校核。在设计初步完成以后，还要进行各方面的校核。按照老师提供以及要求的相关规范校核船舶的6种浮态。接着进行吨位丈量以及干舷的校核。

在所有计算工作基本完成以后，就要按照规定编写设计报告书。

主尺度初步确定

船长和型宽

客滚船的船长和型宽主要决定于载车数，即根据车辆甲板的车位布置而定，载车数是设计技术任务书中的最主要技术指标。同时载客甲板的客位布置以及各类必须舱室的布置情况也因该考虑到。

车辆甲板

该船为双通道客滚船，车辆甲板首尾贯通，船舶可以首端靠泊，可以尾端靠泊，使汽车能首进尾出或者尾进首出，汽车不需要在船上调头也不需要倒车上下，因此不用考虑给汽车预留倒车或转向的空间。

汽车的种类繁多，规格多有不同，该航线客滚船多用于运输私家小型载客汽车，同时国内一般取5t标准载重车型，因此车辆长度取9m，车位布置的布置则联系母型船与实际情况，与母型船相似，为7行，同时车辆甲板每个车位边缘都应该设置紧固点，为相邻车位绑扎服务，30°到60°绑扎角度较为合适，汽车之间纵向间隙取0.3m即可满足通行要求，首尾预留长度取6m，可得车辆甲板的长度为70.8m。车道宽度取2.5m，五车道，舷侧通道宽度取0.9m,车位间隙0.3m，甲板宽度为15.5m

综上，车辆甲板长度为70.8m，宽度为15.5m。

图 2.1 车辆甲板布置草图

旅客甲板

载客甲板布置情况与母型船基本相似。琼州海峡通航时间一般为两个小时，因此该船为航行时间不超过4h的非国际航行客船，属于第三类客船。每位乘客所需的游步甲板面积为0.2平方米即可。考虑到该航线所服务的客人大多为经济条件不错的游客，软座与硬座各设置200客位（0.5m×0.45m大小的标准车位）。同时考虑到一些乘客可能有更高要求，设置五间双人三等客舱（每位乘客居住面积不小于1.2㎡）。布置位置与母型船相同，宽度为2.4m。长度约为3m。与客舱相邻的接待室、诊疗室、以及船员舱室共同占据区域（包括外通道）宽度为12m，长度为5m。

硬座区通道宽度为1m，座位前后预留宽度为0.3m，硬座区总宽度为11.65m，因为还有舱壁等，估算为12m，两舷侧通道为1.8m，座位区前侧留空1.5m，后侧留空1.5m，客舱长度为12.3m。即硬座区长12.3m，宽12m（不含舷侧通道）。

软座区通道布置与硬座区情况基本相同，但座椅前后距离调整为0.4m，客舱长度为13.4m，宽度与硬座区相同。即软座区长度13.4m，宽度12m（不含舷侧通道）。

对于游客来说，在船上的两个小时可能是难得的空闲时间，因此船上设置餐厅并提供一些当地的特色食品，同时，食物容易过期变质，不宜购买保存过多，两个小时内就餐的客人有限，因此餐位按照设计手册规定，只设置总人数的20％ 个餐位，80个即可。餐厅面积需大于每人0.8㎡，即大于64㎡。综合母型船，餐厅宽度取8m，长度取8m，即可符合要求。厨房宽度取8m，长度取4m。即就餐区长度12m，宽度8m（不含舷侧通道）。

船中部小卖部、厕所、储藏室等共同占据的区域，根据母型船与已经得到的客舱长度与宽度可取宽度为12m，长度为5m。考虑到男女比例以及对于厕所的需求时间的不同，厕所的布置与母型船相反，女厕可以适当增加面积。即船中区长度5m，宽度12m（不含舷侧通道）。

根据母型船比例，载客甲板艏部长度为12m，尾部长度为8m。

综上载客甲板长度为70.7m，宽度为15.5m。与车辆甲板接近。

图 2.2旅客甲板布置草图

驾驶甲板对船体主尺度影响不大，此处不予考虑。

根据母型船车辆甲板长度与总长比例，该船总长L=70.8/862.88*908.97=74.6m；根据母型船总长与垂线间长的比例，该船垂线间长LPP=74.6/1.141=65.4m。型宽B为15.5m。

除总布置外，船长对快速性和钢料重量的影响较大。一般来说总阻力随船长的增大而减小，总阻力减小的程度和规律与航速以及方形系数、型宽和吃水的修改的情况有关。例如型宽和吃水不变，增加船长减小方形系数，在航速较高时总阻力减小很明显，在航速较高的情况下，总阻力会随着船长的增加在更大的范围内呈现下降的趋势。经济性方面，随船长的增大，建造成本增大，因此如果快速性上没有显著地得益，增大船长对于船舶的综合经济效益得不偿失。要从经济性有有利的方面选择船长。综合考量选择较小的船长，此处船长满足快速性以及布置要求，对于布置地位型船来说，比较合适。

对于船宽，除了总布置，同样的还应该考虑浮力，以及初稳性高，最小船宽常由稳性下限条件和总布置要求决定。因为船宽对空船重量的影响程度小于船长，故从降低造价的方面考虑，以减小船长，增大船宽有利。但是船宽过大会造成快速性上的损失，此外船宽太大还可能会使初稳性高过大，导致横摇加剧。对于航行于琼州海峡的客滚船来说，因为吃水受到限制，只能选择较大的型宽

吃水和型深

船舶吃水的选择根据码头前沿水深和航道最浅处水深确定，还要考虑到保证浮力以及保证螺旋桨有适宜的直径。经过阅读文献，以及对于琼州海峡三个可用于停泊客滚船的码头资料的收集，各港区可用于客滚船停泊的泊位深度均大于4m，综合考虑到已有客滚船的主尺度，该船的吃水T取3.4m较为适宜。

型深：客滚船主甲板作为干舷甲板，尾跳板置于主甲板。型深的选择需要满足：

（1） 完整稳性和破舱稳性；

（2） 主船体内车辆舱净高；

（3） 主机吊缸高度；

（4） 载重线公约。

同时客滚船的型深必须与码头相匹配，应该考虑到：

（1） 船舶不同装载工况下，船舶尾部的吃水和吃水变化值；

（2） 码头水位和干舷；

（3） 码头潮差。

琼州海峡潮差通常在1m以下，考虑不同压载状态下吃水不同，最大差值约为1.5m，该船停靠的码头采用阶梯式码头，该种码头前沿为直壁式，分为高、中、低3个泊位，一般0.8-1.0m为一个阶梯，船舶纵向停靠码头，当不同潮位时船舶停靠在不同标高的码头上，在不同水况及压载情况下也基本都能满足上下车的需求。同时，机舱对于型深的要求，下文进行验证，发现符合要求。综合母型船船长与型深比例，以及机舱与型深比例，该船型深D取5.4m。

方形系数

该船设计航速为14节，经计算其傅汝德数 =0.284≤0.3，可用亚历山大公式：

一般取1.08，该船＞0.22，可取1.06左右。

因此 可取0.603。

同时，根据其他经验公式，从快速性方面考虑取0.603也较为合适。

主尺度比例

对于主尺度较为适宜的比值范围，沿海客船的要求并不适用，因此通过比较同类型船舶的主尺度比例，来判断其是否合适。

（1）72m/440客位客滚船总长为72.3m，型宽为14m，型深为5m，吃水为3.4m。

长宽比：L/B=5.16；长度型深比：L/D=14.46;

宽度吃水比B/d=4.12；吃水型深比d/D=0.64。

（2）母型船总长90.75m，型宽为18m，型深为5.4m，吃水为3.4m。

长宽比：L/B=5.04；长度型深比：L/D=16.81;

宽度吃水比B/d=5.29；吃水型深比d/D=0.63。

（3）40车/650客位客滚船总长88.4m，型宽为16m，型深为5.2m，设计吃水为3.4m。

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